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上海工程技術大學畢業(yè)設計（論文） ZXH54型銑槽機分度箱部件設計
ZXH54型銑槽機分度箱部件設計
摘 要
隨著紡織業(yè)的不斷發(fā)展，自動化在紡織業(yè)中的應用越來越廣泛，其中“針板”（用于排放織針）就是實現(xiàn)自動化的一個重要部件。它的加工特殊，精度要求較高，需要有專門的機床加工，這就是我這次的畢業(yè)設計課題：ZXH54型銑槽機設計—分度箱部件設計。
ZXH54型銑槽機是用于加工紡織業(yè)中“針板”的專用切削機床，屬于典型的組合機床，該機床具有四工位、八銑頭，能同時加工八個工件，具有較高的加工效率和加工精度，同時還能實現(xiàn)針槽與圓弧口槽同工位一次完成，克服了以前針板加工中加工工序復雜、加工效率低、加工精度不高的缺點，有較好的應用前景。
本次設計總共分為四大部分：第一部分組合機床的概述；第二部分ZXH54銑槽機的總體設計；第三部分銑槽機分度箱部件的設計；第四部分結論與展望。其中第三部分的設計是本次設計的重點，設計從機械部件設計，液壓部件設計，液壓系統(tǒng)控制設計三個方面對ZXH54銑槽機分度箱部件進行的整體細致的設計，不僅從機械和液壓的角度對分度箱的主要部件進行了校核計算，還從控制上提出了一套可行的控制方案，較好的完成了預期的設計要求。
關鍵詞：銑槽機，分度箱部件，紡織業(yè)
ABSTRACT
With the continuous development of the textile industry, the application of automation in the textile industry is more and more widely, in which the needle plate (for emissions needles) is an important component of the automation. Its special processing, high accuracy requirements, the need for specialized machining, this is my graduation project this: ZXH54 type slot milling machine design - sub-degree box component design.
ZXH54 slot milling machine is a special cutting machine for processing textile needle plate, is a typical combination machine, the machine has a four-station, eight milling head, eight work piece can be processed at the same time, higher processing efficiency and precision, while the needle groove and circular opening slot with the station at once, to overcome the needle plate processing complex manufacturing processes, low processing efficiency, high machining accuracy shortcomings, there are good prospects for application .
The design is divided into a total of four parts: the first part of a combination of an overview of the machine tool; overall design the second part ZXH54 slot milling machine; dividing the design of the box components of the third part of the slot milling machine; Part IV Conclusion and Outlook. The third part of the design is the focus of the design, design from the design of mechanical parts, hydraulic component design, hydraulic system to control the design of the three aspects of indexing box parts ZXH54 slot milling machine overall meticulous design, not only from the mechanical and check Calculation of hydraulic point of view of the main components of the indexing box, put forward a set of feasible control program from the control, and the completion of the design requirements.
KEY WORDS: Slot milling machine, the indexing box parts, textiles
28
目 錄
摘 要 I
ABSTRACT II
目 錄 III
引 言 1
§一、組合機床概述 2
1.1 組合機床及其特點 2
1.2 組合機床分類和基本配置型式 3
1.3 組合機床的工藝范圍 4
§二、ZXH54型銑槽機分度箱部件分析 5
§三、空間凸輪的種類 16
§四、組合機床總體設計方案和計算 17
4.1 組合機床的總體設計方案 17
4.2 “三圖一卡”制作 18
4.3 計算過程分析 19
4.4機床聯(lián)系尺寸總圖 21
4.5 機床生產(chǎn)率計算卡 22
§五、ZXH54型銑槽機凸輪分度箱設計 23
5.1 凸輪分度箱總體設計 23
5.1.1 方案選擇 23
5.1.2 凸輪分度箱的原理 23
5.1.3傳動結構 24
5.2 設 計 總 結 26
致 謝 27
參 考 文 獻 28
引 言
目前國內(nèi)針織橫機針床加工效率低，前、后針床針槽不能在同一臺機器上完成加工，從而造成寬度不勻，影響針床質(zhì)量。為此須研制新型針床加工專用母機，使該機能用多個加工工位同時完成多副針床的加工，且能使前針床、后針床在同一臺機器上完成加工，從而成倍提高產(chǎn)量與質(zhì)量。
ZXH54型針板銑槽機是一種典型的組合機床，因此它也就具有組合機床的一切特征。
ZXH54型銑槽機屬于典型的組合機床，該機床具有四工位、八銑頭，能同時加工八個工件，具有較高的加工效率和加工精度，同時還能實現(xiàn)針槽與圓弧口槽同工位一次完成，克服了以前針板加工中加工工序復雜、加工效率低、加工精度不高的缺點。
§一、組合機床概述
1.1 組合機床及其特點
組合機床是由大量的通用部件和少量專用部件組成的工序集中的高效率專用機床。它能夠?qū)σ环N(或幾種)零件進行多刀、多軸、多面、多工位加工。在組合機床上可以完成鉆孔、擴孔、鉸孔、鏜孔、攻絲、車削、銑削、磨削及滾壓等工序，生產(chǎn)效率高，加工精度穩(wěn)定。
組合機床與通用機床、其他專用機床比較、具有以下特點：
(1)組合機床上的通用部件和標準零件占全部機床零，部件總量的70-80%，因此設計和制造的周期短，投資少，經(jīng)濟效果好。
(2)由于組合機床采用多刀加工，并且自動化程度高，因而比通用機床生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，勞動強度低。
(3)組合機床的通用部件是經(jīng)過周密設計和長期生產(chǎn)實踐考驗的，又有專門廠成批制造，因此結構穩(wěn)定、工作可靠，使用和維修方便。
(4)在組合機床上加工零件時，由于采用專用夾具、刀具和導向裝置等，加工質(zhì)量靠工藝裝備保證，對操作工人的技術水平要求不高。
(5)當被加工產(chǎn)品更新時，采用其他類型的專用機床時，其大部分部件要報廢。用組合機床時，其通用部件和標準零件可以重復利用，不必另行設計和制造。
(6)組合機床易于聯(lián)成組合機床自動線，以適應大規(guī)模的生產(chǎn)需要。
組合機床常用的通用部件有：床身(側底座)、底座(包括中間底座和立柱底座)、立柱，動力箱、動力滑臺，各種工藝切削頭等。對于一些按順序加工的多工位組合機床，還具有移動工作臺或回轉(zhuǎn)工作臺。
動力箱、各種工藝切削頭和動力滑臺是組合機床完成切削主運動或進給運動的動力部件。其中還有能同時完成切削主運動和進給運動的動力頭，而只能完成進給運動的動力部件稱為動力滑臺。 固定在動力箱上的主軸箱是用來布置切削主軸，并把動力箱輸出軸的旋轉(zhuǎn)運動傳遞給各主軸的切削刀具，由于各主軸的位置與具體被加工零件有關，因此主軸箱必須根據(jù)被加工零件設計，不能制造成完全通用的部件，但其中很多零件(例如：主軸、中間軸、齒輪和箱體等)是通用的。
床身、立柱、中間底座等是組合機床的支承部件，起著機床的基礎骨架作用。組合機床的剛度和部件之間的精度保持性，主要是由這些部件保證。移動的或回轉(zhuǎn)的工作臺是多工位組合機床的主要部件之一，它起著轉(zhuǎn)換工位和輸送工件的作用，因此它們的直線移動和回轉(zhuǎn)運動的重復定位精度直接影響組合機床的加工精度。
除了上述主要部件之外，組合機床還有各種控制部件，主要是指揮機床按順序動作，以保證機床按規(guī)定的程序進行工作。
組合機床的通用部件，絕大多數(shù)已由機械工業(yè)部頒布成國家標準，并按標準所規(guī)定的名義尺寸、主參數(shù)、互換尺寸等定型，各種通用部件之間有配套關系。這樣，用戶可根據(jù)被加工零件的尺寸、形狀和技術要求等，選用通用部件，組成不同型式的組合機床，以滿足生產(chǎn)的需要。
1.2 組合機床分類和基本配置型式
組合機床有大型組合機床與小型組合機床兩大類，它們不僅在體積和功率上有大小之別，而且在結構和配置型式等方面也有很大差異。大型組合機床的配置型式可分為三大類：
一、具有固定式夾具的單工住組合機床
這類組合機床夾具和工作臺都固定不動。動力滑臺實現(xiàn)進給運動，滑臺上的動力箱(連主軸箱)實現(xiàn)切削主運動。
根據(jù)動力箱和主軸箱的安置方式不同，這類機床的配置型式有以下幾種。
(1)臥式組合機床(動力箱水平安裝)；
(2)立式組合機床(動力箱垂直安裝)；
(3)傾斜式組合機床(動力箱傾斜安裝)；
(4)復合式組合機床(動力箱具有上述兩種以上的安裝狀態(tài))。
1.3 組合機床的工藝范圍
組合機床可完成的工藝有銑平面、刮平面、車端面、鉆孔、擴孔；鏜孔、鉸孔、攻絲、倒角、惚窩、鉆深孔、切槽等。隨著綜合自動化技術的發(fā)展，組合機床可完成的工藝范圍也在不斷擴大，除了上述工藝外，還可完成車外圓、車錐面、車弧面、切削內(nèi)外螺紋、液壓孔、技削內(nèi)外圓柱面和平面、磨削、拋光、衍磨，甚至還可進行沖壓、焊接、熱處理、裝配、自動測量和檢查等。
§二、ZXH54型銑槽機分度箱部件分析
凸輪分度箱是ZXH54型銑槽機的主要部件，它是保證銑槽精度，提高產(chǎn)量與質(zhì)量，實現(xiàn)自動分度的關鍵。所以，在對凸輪分度箱提出設計方案前，有必要了解凸輪機構的設計。
凸輪機構的概述
（一）凸輪機構及其類型
凸輪機構一般是由機架、主動凸輪及從動件三部分組成的高副機構。從動件可作預期的往復移動或擺動，以及間歇的旋轉(zhuǎn)（見圖2-1）。
圖2-1
1、凸輪機構的基本類型
凸輪機構有平面與空間之分。平面凸輪機構又可分為移動從動件盤形凸輪機構、擺動從動件盤形凸輪機構、移動從動件移動凸輪機構和擺動從動件移動凸輪機構。空間凸輪機構也有移動從動件和擺動從動件之分。本課題——銑床專用分度凸輪機構屬空間凸輪機構，故以下將對空間凸輪機構作詳細解釋。
空間凸輪機構的基本類型及特點（見表2-1）
表2-1 空間凸輪機構的基本類型及特點
移
動
從
動
件
圓柱凸輪
從動件的運動平面與凸輪運動平面垂直
圓錐凸輪
從動件的運動平面與凸輪運動平面成一角度
擺
動
從
動
件
圓柱凸輪
這種圓柱凸輪是近似的，從動件的擺角不能太大
環(huán)面凸輪 球面凸輪
從動件可以有較大的擺角
2、凸輪機構的鎖和方式
為了使從動件和凸輪始終保持接觸，可以采用力鎖合或形鎖合。力鎖合是應用重力、彈簧力或流體壓力等外力使從動件保持和凸輪接觸。形鎖合可用槽凸輪、凸緣凸輪、等徑凸輪、等寬凸輪或共軛凸輪等來達到這個目的。
本課題ZXH54型銑槽機采用的是槽凸輪，鎖合方式為形鎖合，具體方式如下圖所示。這種鎖合方式要求凸輪的尺寸較大，圖a結構較簡單，但為了使?jié)L子在槽內(nèi)不會卡住，必須要有間隙，不宜用于高速。圖b采用兩個滾子，可消除間隙，但制造困難些。
圖2-2 槽凸輪的形鎖合
（二）從動件的運動規(guī)律
一般概念
1、從動件的運動類型
當凸輪轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)時，從動件作一次往復運動。設從動件為移動從動件。其位移為s、加速度a合時間t的關系見圖2-3，有三種類型：
類型Ⅰ （圖2-3a）——雙停歇運動（或升-停-回-停運動）。從動件在行程的兩端都有停歇。
類型Ⅱ （圖2-3b）——無停歇運動（或升-回-升運動）。從動件在形成的兩端都不聽謝而作連續(xù)的往復運動。
類型Ⅲ （圖2-3c）——單停歇運動（或升-回-停運動）。從動件只在行程的起始端（或終止端）有停歇。
在選擇從動件的運動規(guī)律時，對于這三種運動類型，應該有不同的考慮。如對雙停歇運動來說，在行程兩端的速度和加速度都應為零。對其它
圖2-3 運動類型th——升程（推程）時間
在選擇從動件的運動規(guī)律時，對于這三種運動類型，應該有不同的考慮。如對雙停歇運動來說，在行程兩端的速度和加速度都應為零。對其它兩種運動來說，在停歇端的速度和加速度應為零。在無停歇端的速度也為零，而加速度最好不等于零。這樣，在推程和回程的銜接處，加速度過渡平滑，且可使最大速度和最大加速度等下降，這對受力情況和減少振動等都是有利的。
2、無因次運動參數(shù)
分析移動從動件的一個單向行程（推程），已知其位移s、速度v、加速度a和躍度j都是時間t的函數(shù)，相應為：
（式—1）
用線圖表示為圖2-4
圖2-4 運動線圖
3、運動規(guī)律的特性值及選擇運動規(guī)律的原則
運動規(guī)律的特性值是指無因此運動參數(shù)中的最大速度 、最大加速度 及最大躍度等。
①最大速度 運動著的從動件具有一定的動量。從安全考慮，應使動量小一些。為此，對于重載的凸輪機構，因從動件的質(zhì)量大，應采用小的運動規(guī)律為宜。還影響到凸輪的受力和尺寸大小。采用小的運動規(guī)律，同樣尺寸的凸輪，其最大壓力角也小（等速運動除外）。反之，如果相同，則小的凸輪尺寸也小。
②最大加速度 因為慣性力等于實際速度乘以質(zhì)量。故當無因此最大加速度愈大時，從動件的最大慣性力愈大。凸輪與從動件間的動壓力也愈大。對于高速凸輪，更應選擇值小的運動規(guī)律。
③最大躍度 躍度和從動件的振動關系較大。為了減小振動，應使值減小。值最小的運動規(guī)律是等躍度規(guī)律。
另外，從動件的慣性力還可引起凸輪軸上的附加轉(zhuǎn)矩?？梢宰C明，它與加速度和速度乘積的最大值成正比。
（表2-2）列出了各種不同運動規(guī)律的、、、值，可供合理選擇運動規(guī)律時參考。一般來說，應該避免由于速度突變引起的剛性沖擊。還應盡量避免由于加速度突變引起的柔性沖擊。目前常用的有多項式運動規(guī)律和組合運動規(guī)律兩大類。其中又有多種形式。從表中可見：預使、、、都最小的運動規(guī)律是沒有的。這里相互有矛盾，因此應該根據(jù)不同的工作情況和力選擇。下列原則可供參考。
表2-2 凸輪機構各種運動規(guī)律比較表
運動類型
名稱
備
注
加速度
線圖形狀
說明
加
速
度
不
連
續(xù)
運
動
等速
1.00
∞
∞
∞
最小，但有剛性沖擊，制造容易，可用于低速
等加速等減速
2.00
4.00
∞
8.00
最小，因有柔性沖擊，目前很少用
余弦加速度（簡諧運動）
1.57
4.93
∞
3.88
及扭矩小，但有柔性沖擊，可用于低速
雙停歇運動
等躍度
2.00
8.00
32.0
8.71
很小，但由于大很少用
3-4-5多項式
1.88
5.77
60.0
30.0
6.69
特性值較好，常用
正弦加速度
2.00
6.28
39.5
8.16
適用于高速輕載，缺點是、較大
雙停歇運動
改進梯形加速度
2.00
4.89
61.4
8.09
小，適用于高速輕載，近來在分度凸輪中應用較多
非對稱改進梯形加速度
=1.5
2.00
6.11
4.07
95.9
42.6
10.11
6.74
對彈簧設計有利
改進正弦加速度
1.76
5.53
69.5
23.2
5.46
及轉(zhuǎn)距小，適用于中速中載，性能較好
改進等速
1.28
8.01
201.4
67.1
5.73
很小，扭矩小，適用于低速重載，也可用以代替等速運動，避免沖擊
無停歇運動
余弦加速度
1.57
4.93
15.5
3.88
用于無停歇運動中，這是一種很好的運動規(guī)律
正弦加速度
1.72
4.20
與相應的雙停歇或單停歇運動相比，各特性值都有所改善
改進梯形加速度
1.84
4.05
改進正弦加速度
1.63
4.48
改進等速度
1.22
7.68
48.2
4.69
單停歇運動
3-4-5多項式
1.73
4.58
6.67
40.0
22.5
4.96
5.61
特性值較好，但值較大
正弦加速度
1.85
5.81
4.52
與對應的雙停歇運動相比，各特性值都有所改善。
改進梯形加速度
1.92
4.68
4.21
改進正弦加速度
1.69
5.31
4.65
①高速輕載 各特性值大體可按、、、的順序來考慮。改進梯形類型的值比較小，是較理想的一種運動規(guī)律。
②低速重載 各特性值大體可按、、、的順序來考慮，故改進等速運動規(guī)律使比較理想的。
③中速中載 要求、、、等特性值都較小。正弦角速度規(guī)律較好。但較大，因此用改進正弦加速度或3-4-5次多項式運動規(guī)律也較為理想。
低速輕載的凸輪機構，對運動規(guī)律的要求不嚴。而在高速重載的情況下，由于兼顧及有困難，故不宜采用凸輪機構。
（三）凸輪機構的壓力角、凸輪的基圓半徑和最小曲率半徑
1、壓力角
凸輪機構的壓力角α是凸輪給從動件的正壓力方向，即公法線n—n方向與從動件受力點速度v方向所夾的銳角。
凸輪機構壓力角的大小，不僅和機構傳動時的受力情況好壞有關，還和凸輪尺寸的大小有關。
當載荷和機構的運動規(guī)律確定以后，為了使凸輪有較小的尺寸，可選取較小的基圓半徑。但此時壓力角就要增大，從而使機構受力情況變壞。因為壓力角增大，不但使凸輪與從動件的作用力增大，而且使導路中的摩擦力也增大。
當壓力角大到某一臨界值時，機構將發(fā)生自鎖。凸輪機構的最大壓力角不僅不能超過，且在設計中，如果對機構尺寸沒有嚴格限制時，為了使機構有良好的受力情況，可將基圓半徑選的大一些，以減小壓力角；反之如要求凸輪尺寸盡量小而受力情況也不致于太差時，所用基圓半徑，也應保證不超過許用值。見（表2-3）。
表2-3 凸輪機構的許用壓力角的值
類別
推程
回程
力鎖合
形鎖合
移動從動件
≤30°
≤70°~80°
≤30°
擺動從動件
≤35°~45°
≤70°~80°
≤35°~45°
2、凸輪廓線的基圓半徑
盤形凸輪的基圓半徑一般是指凸輪理論廓線的最小半徑。也有將工作廓線的最小半徑稱為工作廓線基圓半徑的。兩者相差一個滾子半徑。對于尖端從動件來說，與相等。
3、凸輪廓線的曲率半徑
滾子從動件凸輪廓線的曲率半徑可由計算公式直接求得。當已知從動件的運動規(guī)律S=S(φ)(或ψ=ψ（φ）)就不難求的類速度。當從動件的位移S（或ψ）與凸輪轉(zhuǎn)角φ的關系不能用函數(shù)式來表達，而是以列表的形式給出時，可用數(shù)值微分法求得相應的類速度和類加速度，再求曲率半徑。
§三、空間凸輪的種類
空間凸輪包括圓柱凸輪、圓錐凸輪和蝸桿凸輪。ZXH54型銑槽機——凸輪分度箱選用的是蝸桿凸輪。
蝸桿凸輪主要用作間歇分度，見圖3-1。凸輪2每轉(zhuǎn)一周，帶滾子的從動件1轉(zhuǎn)動一個角度并停歇一段時間。轉(zhuǎn)動角度的大小隨滾子的數(shù)目而不同。停歇時間與轉(zhuǎn)動時間的比例也可以根據(jù)需要而定。這種機構結構簡單卻既能實現(xiàn)轉(zhuǎn)位又能精確的定位，工作可靠。由于應用了凸輪，運動規(guī)律可以任選，從而可以適應不同的工作條件已獲得最好的性能。特別是在高速運轉(zhuǎn)中可得到平穩(wěn)的運動而使振動和噪音減低。這種機構壽命也較長。由于以上一系列優(yōu)點，近來在各種自動機中逐漸得到廣泛應用。
圖3-1
由于這種凸輪純屬空間嚙合，公式比較繁瑣。必須用計算機進行計算。表3-1給出了計算嚙合面、凸輪曲面、順時接觸線、壓力角和誘導法曲率等一系列公式。計算結果如壓力角過大，或誘導法曲率過大，可適當加大中心距a和從動件半徑重新計算。
§四、組合機床總體設計方案和計算
4.1 組合機床的總體設計方案
ZXH54針板銑槽機是專門用于長方形針床鋼板成型加工的銑床，根據(jù)產(chǎn)品的加工特性，生產(chǎn)效率，擬定以下幾種方案：
方案一：采用臥式床身，機械動力滑臺，單工位式組合機床；每個工件使用一把刀具。
方案二：采用立式床身，液壓動力滑臺，多工位式組合機床；每個工件使用一把刀具，由下至上逆銑。
方案三：采用立式床身，液壓動力滑臺，多工位式組合機床；每個工件使用多把組合刀具，由上至下逆銑。
下面對這三種方案分析說明：
1.臥式床身與立式床身相比較，臥式床身占地面積較大，適用于大型零件的加工；立式床身占地面積較小，主要用于中小型零件的加工。因為零件為長方形鋼板，所以應選立式床身機構。
2.單工位與多工位相比較，單工位機床可同時加工一個或兩個工件，其加工精度較高，但生產(chǎn)率較低，適用于大、中型箱體類零件的加工；多工位機床可同時加工一個或幾個零件，其加工精度比單工位機床低，但生產(chǎn)率高，，因此，多用于大批量生產(chǎn)中，它特別適于中小型零件的加工。
3.機械動力滑臺與液壓動力滑臺比較：
(1)進給穩(wěn)定性。機械滑臺可以比較容易地得到較小的進給量，且一般也不會因承受的載荷發(fā)生變化而引起進給量的變化，在電源電壓比較穩(wěn)定的情況下，可以認為機械滑臺的進給量是桓定不變的。液壓滑臺的進給量則往往不夠穩(wěn)定，特別是當承受的載荷或溫度發(fā)生變化時，其進給穩(wěn)定性更差。
(2)進給量的可調(diào)性。液壓滑臺的進給量可在允許的范圍內(nèi)進行無級調(diào)整，且調(diào)整方便；機械滑臺的進給量則只能進行有級調(diào)整，且一般采用配換齒輪來調(diào)整，比較麻煩費時。另外，當機械滑臺用于實現(xiàn)二次工作進給工作循環(huán)時，其二次進給量只能由多速電機來實現(xiàn)，二次進給量與一次進給量的比值是定值，所以機械滑臺一般不適用于實現(xiàn)二次工作進給的工作循環(huán)。而液壓滑臺只要將液壓系統(tǒng)中的一次工作進給回路改為二次工作進給回路，便可實現(xiàn)二次工作進給的工作循環(huán)，且每次進給量均可進行無級調(diào)整。
(3)轉(zhuǎn)換精度。液壓滑臺的轉(zhuǎn)換位置誤差一般為0.1～0.5mm；機械滑臺的轉(zhuǎn)換位置誤差一般為0.5～2mm。另外，機械滑臺當電氣轉(zhuǎn)換開關失靈時，則會出現(xiàn)運動速度不能進行轉(zhuǎn)換的現(xiàn)象，往往因此而損壞刀具或機床，而液壓滑臺只要死擋鐵不失靈，一般不會出現(xiàn)進給速度不能轉(zhuǎn)換的現(xiàn)象。
4.一把刀具與多把組合刀具比較，零件的加工工藝要求在長方形針床鋼板上銑出多條細小的槽，從效率的角度來講，一把刀具加工速度較慢，效率也較低，但單刀加工所受切削阻力較小，發(fā)熱量也較小，工件不容易變形；用多把組合刀具同時加工，所受切削阻力較大，也會降低加工速度，同時發(fā)熱量也也會增加，工件容易變形，影響加工精度。相比下還是一把刀具加工比較合理。
5.由下至上逆銑與由上至下逆銑相比，由下至上逆銑時由于工件自身的重力，在切削過程中，工件緊緊的壓在刀具上，使得整個切削過程平穩(wěn)，沒有跳動；而由上至下逆銑就沒有這個好處。
綜上所述，采用第二種設計方案。
4.2 “三圖一卡”制作
1.被加工零件工序圖
本次畢業(yè)設計的任務是設計針板式銑槽組合機床分度箱部件，針板式銑槽組合機床用于加工針床（針板）。針床是用45碳素鋼鋼板經(jīng)刨床、磨床、銑床等加工成的。每塊針床上有四百條左右的針槽，利用盤型銑刀進行銑削加工，此次設計任務就是分度箱的設計。在下表列出的是加工針槽的所須尺寸：
機 號
G
針 槽 寬
N
槽 距
T
加工長度
a
加工深度
p
3
1.50~1.52
8.466
129
4.75
4
1.30~1.35
6.350
129
4.75
5
1.10~1.13
5.080
115
4.75
6
10.4~1.06
4.233
115
4.75
7
0.88~0.90
3.628
115
4.75
9
0.86~0.88
2.822
114
4.72
10
0.76~0.78
2.540
114
4.72
10.5
0.76~0.78
2.419
114
4.72
11
0.76~0.78
2.309
114
4.72
12
0.76~0.78
2.116
114
4.72
針床材料為45碳素鋼，選用銑刀材料為高速鋼。
圖4.1 被加工零件工序圖
2.加工示意圖
圖4.2 加工示意圖
4.3 計算過程分析
1）耐用度計算。
★注：數(shù)據(jù)處理中數(shù)據(jù)查取書目用代號表示。例：③代表《機械制造工藝設計手冊》。
切削速度V選擇范圍為20~40 m/min ①P46-343
銑刀直徑D=80mm 齒數(shù)Z=90 ⑤P617
系數(shù)Cv=60.2 ⑤P842 每齒進給量Sz=0.0075 ⑤P874
銑削深度t=4.72~4.75 mm 槽寬B=0.76~1.52 mm
根據(jù)切削速度公式V=CvD0.25/T0.2t0.3Sz0.2B0.2Z0.1 ⑤P842
可推算出耐用度T的大小。
當t=4.75 mm B=1.52 mm V=40 m/min時，耐用度應為最?。篢=1650 min
加工零件最長為1000 mm，若槽間距為2.116 mm，則所需銑削的槽有約474條。
轉(zhuǎn)速n =1000V/πD=80~160 r/min
每轉(zhuǎn)進給量f = Z·Sz = 0.675 mm
每分鐘進給量Vf = Z·Sz·n= 54~108 mm/min
L=l+l1+l2 ⑤P992 L：工作臺的行程長度 l：加工長度 l1：切入長度 l1：超出長度
l=114~129 mm（工件參數(shù)） l1=19.5 mm l2=2.5 mm ⑤P994 L=136~151 mm
加工一條槽所需時間為ts = L/ Vf = 1.26~2.8 min
則加工一個工件所需時間約為Ts = 474·ts = 597.24~1327.2 min
T=1650 min >Ts = 1327.2 min
因此，原理上當切削速度V=40 m/min時可以滿足所需耐用度要求。
2）銑削力計算
銑削力Fz = 9.81CFZ t0.36Sz0.72D-0.86B0.95Z ③P86
銑削力系數(shù)CFZ =68.3 ③P86
t=4.72~4.75 mm Sz=0.0075 D=80mm B=0.76~1.52 mm Z=90
Fz = 55.35~107.17 N FH為沿銑削方向的分力 FV為垂直于銑削方向的分力
FH = (0.6~0.9) Fz = 33.21~96.45 N FV = (0.45~0.70) Fz = 24.91~75.02 N ③P85
3）銑削功率的計算
銑削功率 Pm = Fz V×10-3kw ③P88 Fz = 55.35~107.17 N V = 0.33~0.67 m/min
Pm = 0.018~0.071 kw
4）伸出軸扭矩的計算
扭矩 Tn = Fz D/2 = 2.2~4.3 kN·m
5）其他方面計算
若V = 50 m/min 時 耐用度T = 541 min
n=1000V/πD=199 r/min
Vf = 134.3 mm/min f = Z·Sz = 0.675 mm
加工一條槽所需時間為ts = 1.01~1.12 min
則加工一個工件所需時間約為Ts = 480~533 min
T= 541 min >Ts = 533 min
因此，原理上當切削速度V= 50 m/min時也可以滿足所需耐用度要求，考慮V的兩種選取，我認為當V = 50 m/min時，更能符合實際需求。在耐用度達到要求的同時，盡量使切削速度增大，從而使加工表面精度增加，并且加工一個工件的時間縮短，提高加工效率。
銑削功率 Pm = 0.046~0.089 kw
4.4機床聯(lián)系尺寸總圖
4.5 機床生產(chǎn)率計算卡
被加工零件
圖 號
毛 坯 種 類
名 稱
毛 坯 重 量
材 料
45
硬 度
工 序 名 稱
工 序 號
序號
工步
名稱
被加工零件數(shù)量
加工直徑
(mm)
加工長度
(mm)
工作行程
(mm)
切削速度
(m/min)
每分鐘轉(zhuǎn)速r·
min)
進給量
(mm
/r)
進給速度
(mm
/min)
工時(min)
機加工時間(s)
輔助時間
共計
(min)
1
進刀
/
/
/
30.5
/
/
/
/
1.05
2
工進
8
/
129
151
50
160
0.675
108
67.2
533
3
快退
/
/
/
151
/
/
/
/
2.265
4
退刀
/
/
/
30.5
/
/
/
/
1.05
備注
總 計
單件工時
540min
機床生產(chǎn)率
機床負荷率
§五、ZXH54型銑槽機凸輪分度箱設計
5.1 凸輪分度箱總體設計
5.1.1 方案選擇
分度箱是該銑槽機的關鍵部件之一。它的主要作用是使銑刀精確的定位，即保證被加工工件——針床的槽距。根據(jù)設計的主要技術指標：
分度范圍：3～18N，分度精度：槽距誤差≤0.03毫米，槽距累積誤差為任意300毫米內(nèi)≤0.10毫米?？梢姡摲侄认涫且粋€要求精確定位的機械機構。在銑刀每銑完一根槽后，通過分度箱使銑刀移動一段距離，銑第二根槽。以此保證針板的槽距。在考慮了經(jīng)濟、精度等多方面因素后，決定使用凸輪機構。其優(yōu)點：定位精度高；經(jīng)濟性好；性價比高。
5.1.2 凸輪分度箱的原理
本系統(tǒng)中采用如下所示的蝸桿凸輪分度機構（見下圖）。
其基本工作原理為：蝸桿凸輪的旋轉(zhuǎn)帶動分度盤，使蝸桿每旋轉(zhuǎn)一圈，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過一格，銑刀移過一段固定的距離。形成了等距離的針床槽距。
設計時，蝸桿凸輪采用一段斜螺紋+一段直螺紋+一段斜螺紋繪制方法。銑刀停止或者銑槽時，轉(zhuǎn)盤始終位于直螺紋范圍內(nèi)。轉(zhuǎn)盤每移動一格都是從直螺紋旋轉(zhuǎn)一圈再次停止在直螺紋處的。這一設計可以避免轉(zhuǎn)盤的碰撞、沖擊，形成一個緩沖地區(qū)，不至使零件受到損壞。同時，又保證了定位的精度，針床可以始終保持槽距。
在設計凸輪分度箱時，由于考慮到需要加工不同槽距的針板，所以在傳動軸（0439）上安裝了搭牙板，用來調(diào)換齒輪，這樣就可以滿足不同的槽距要求。
5.1.3傳動結構
由電動機帶動偏心輪旋轉(zhuǎn)，安裝在偏心輪的傳感器產(chǎn)生感應信號，使輸入軸（0434——凸輪軸）旋轉(zhuǎn)；凸輪軸的旋轉(zhuǎn)帶動蝸桿凸輪(0433)轉(zhuǎn)動，蝸桿凸輪帶動塔輪軸（0405）旋轉(zhuǎn)，使塔輪軸偏過某一個角度，銑刀前進一格，同時塔輪軸帶動齒輪（0424）轉(zhuǎn)動，使與0424嚙合的齒輪（0422）旋轉(zhuǎn)；當位于塔輪軸上的離合器合上時，離合器軸（0420）轉(zhuǎn)動，帶動了安裝在離合器軸上的齒輪(0461)旋轉(zhuǎn)，同時帶動與其嚙合的齒輪(0462)旋轉(zhuǎn)；0462通過軸帶動齒輪（0459）轉(zhuǎn)動，使與0459嚙合的齒輪(0460)旋轉(zhuǎn)，通過傳動軸(0407)帶動齒輪（0467）旋轉(zhuǎn)，使與0467嚙合的齒輪（0468）轉(zhuǎn)動；最后，通過輸出軸（0406）將動力輸出。
快退時，將離合器斷開，軸（0420）旋轉(zhuǎn)，但齒輪（0422）與軸虛接觸，所以不會旋轉(zhuǎn)。同時在離合器軸上考慮安裝一個杠桿，以控制離合器的斷開與合上。具體傳動見上頁簡圖：
電動機 偏心輪（0429） 輸入軸（0434） 蝸桿凸輪（0433）
塔輪軸（0405） 齒輪（0424） 齒輪（0422）
離合器軸（0420） 齒輪(0461) 齒輪（0462） 傳動軸（0407）
齒輪（0467） 齒輪（0468） 輸出軸（0406）
⑧最后把凸輪和已繪制完的分度盤裝配起來，得到如下裝配圖。
5.2 設 計 總 結
隨著紡織業(yè)的不斷發(fā)展，自動化在紡織業(yè)中的應用也越來越為之廣泛，其中“針板”（用于排放織針）就是實現(xiàn)自動化的一個重要部件，它為電腦編織、電腦繡花創(chuàng)造了硬件條件。但它的加工特殊，精度要求較高，需要有專門的機床加工，這就對加工它的機床提出了較高的要求：加工自動化、高精度、高效率。ZXH54型銑槽機就是一臺用于加工紡織業(yè)中“針板”的專用切削機床，而我這次的畢業(yè)設計課題——銑床專用凸輪分度箱設計是該銑槽機的關鍵部件之一。
ZXH54型銑槽機屬于典型的組合機床，該機床具有四工位、八銑頭，能同時加工八個工件，具有較高的加工效率和加工精度，同時還能實現(xiàn)針槽與圓弧口槽同工位一次完成，克服了以前針板加工中加工工序復雜、加工效率低、加工精度不高的缺點。
本次設計取得的主要成果可歸納如下：
對組合機床進行了總體介紹和說明，為以后類似的機床設計提供了可靠的科學依據(jù)。
在總體方案設計中，通過多個方案的對照比較，對ZXH54銑槽機提出了一套科學可行的方案設計，即采用臥式床身，液壓動力滑臺，多工位式組合機床，且每個工件使用一把刀具，由下至上逆銑。
在凸輪分度箱設計過程中，通過分析、比較最終確立了蝸桿凸輪機構的方案，并且運用了CAD軟件進行繪圖。
由于初次接觸以及自己知識的欠缺與經(jīng)驗的不足，在設計中一定還存在很多的問題，有些問題由于自己能力的欠缺到至今還沒發(fā)現(xiàn)。所以在今后的學習中還有許多要學，還有許多地方要改進。
致 謝
本次畢業(yè)設計，是在我尊敬的唐勤生的悉心指導下完成的。唐老師對于治學的嚴謹態(tài)度和對任務的精益求精著實讓我佩服。在畢業(yè)設計期間，唐老師在工作之余抽空為我們進行畢業(yè)設計的指導，對于我們遇到的問題耐心回答，身體力行，在完成這篇畢業(yè)設計的過程中起到了舉足輕重的地步。在此，我要先對唐老師表示最誠摯的感謝！謝謝唐老師對于我的指導！
其次，我要感謝我們學校的各位老師，在畢業(yè)設計中，對于我遇到的一些流程上的問題，都能清晰地回答，為我減少了很多麻煩。
然后，我要感謝此次畢業(yè)設計。通過這次畢業(yè)設計，收獲頗豐，不僅提高了自己的動手能力、設計能力和編程能力，還提高了自己的閱讀和寫作能力，這對于以后的工作生活，都能起到很重要的作用。
最后，我要感謝一下自己。在這次緊張的畢業(yè)設計過程中，我能夠較好的完成自己指定的目標和計劃，認真查閱資料，自行設計，完成了此次畢業(yè)設計。
于此，感謝所有在設計過程中，幫助過我的老師，同學和朋友！
參 考 文 獻
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